Cattiva Astronomia

FOLLOW-UP: Il volume dell'umanità... se tutto lo spazio nei nostri atomi viene rimosso

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Poco fa ho scritto un pezzo divertente sul volume totale occupato dalle persone su questo pianeta . Era una di quelle domande oziose a cui penso a volte, e mi sono reso conto che c'è un modo relativamente semplice per capirlo. So di non essere assolutamente unico in questo modo, ma penso di aver avuto alcune applicazioni piuttosto insolite per questa conoscenza (grazie al mio amico Randall ).

Quel volume, per inciso, è di circa 470 milioni di metri cubi. Una quantità decente; se volessi una scatola cubica abbastanza grande da contenere ogni essere umano senza aria tra di loro, dovrebbe essere di 770 metri di lato. È tre volte l'altezza dell'acqua nella Baia di San Francisco fino alla cima delle torri del Golden Gate Bridge (supponendo che il tuo Human Cube™ galleggi... cosa che farebbe, un punto piuttosto importante che faccio in quell'articolo).

Quindi sì, è stato divertente giocare con la matematica e i concetti.



Ma!

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Su Twitter, un paio di le persone domandò su quanto volume occuperemmo se anche tutto lo spazio nei nostri atomi venisse rimosso. eh! Avrei potuto prendermi a calci quando l'ho visto; Non ci ho pensato quando ho scritto l'articolo, ma sembra una domanda ovvia col senno di poi (beh, ovvio per me, una completa scienza e matematica). Nei miei calcoli ho pensato che saremmo stati schiacciati tutti insieme senza aria tra di noi, ma questo aggiunge una scimmia nella chiave inglese. Divertente, però, quindi vediamo.

Un atomo è per lo più spazio vuoto. Gli elettroni sfrecciano intorno al nucleo piuttosto lontano, relativamente parlando. Un'analogia: se un atomo ha le dimensioni di uno stadio di calcio, il nucleo avrà le dimensioni di un acino d'uva sulla linea delle 50 yarde. Gli elettroni più vicini sarebbero tutti fuori nella sezione del sangue dal naso delle gradinate*.

Quindi, se rimuovi tutto quello spazio vuoto, fondamentalmente distruggendo gli elettroni nel nucleo, quanto sarebbe più denso?

Bene, ne abbiamo un esempio nell'universo reale: stelle di neutroni . Sono i nuclei di stelle massicce che collassano dopo la stella stessa esplode . In un certo senso gli elettroni vengono realmente frantumati nei protoni nel nucleo per creare neutroni (non dimenticare di aggiungere un pizzico di antineutrini altrimenti la tua ricetta non funzionerà ). Questi poi si uniscono senza praticamente alcuno spazio tra di loro!

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Quindi, se sappiamo quanto sono dense le stelle di neutroni, possiamo capire quanto volume occuperemmo se fossimo compressi allo stesso modo.

la forma della scena del bagno d'acqua

E lo facciamo. Molto approssimativamente, materiale per stelle di neutroni (soprannominato neutronio, una parola che amo) ha una densità di circa 1014grammi per centimetro cubo: sono 100 trilioni, o 100.000.000.000.000 di grammi. Questo dipende da molti fattori, quindi possiamo prendere questo numero come un'ipotesi di ordine di grandezza, probabilmente entro un fattore di 10. Abbastanza vicino, quindi correrò con esso.

La massa totale degli umani sulla Terra è di circa 470 trilioni di grammi. Quindi questa matematica è facile! Significa che se fossimo trasformati in neutronio, occuperemmo circa 4,7 cc. È un cubo di 1,6 centimetri di lato, un po' meno della dimensione della punta del mio mignolo fino alla prima nocca. Se fosse una sfera avrebbe le dimensioni di un gumball.

Bene ora. È umiliante.

A proposito, la gravità che sentiresti da quella Human Neutronium Ball™ se la tenessi in mano (se potessi tenerla in mano) sarebbe circa 30.000 volte la gravità superficiale della Terra. Questo è, ehm, molto. Meglio non avvicinarsi troppo; il maree ti strapperò la mano. Anche il resto di voi non se la caverà molto meglio.

chris evans da bambino

Per curiosità, ho calcolato anche la velocità di fuga della Human Neutronium Ball™. Questa è la velocità che qualcosa deve muoversi per evitare di ricadere sull'oggetto; per esempio, se lanci un sasso a 11 chilometri al secondo, volerà via dalla Terra per sempre, senza mai cadere di nuovo (qualsiasi cosa di meno e la gravità terrestre alla fine lo rallenterà fino a fermarsi e poi lo tirerà indietro). La velocità di fuga dipende dalla massa dell'oggetto e da quanto è grande. Fare i conti , ho scoperto che la velocità di fuga della Human Neutronium Ball™ era di soli 77 metri al secondo!

Non è molto, solo 277 chilometri all'ora. Più veloce delle velocità dell'autostrada, ma solo di un fattore 3 o giù di lì. Mi aspettavo che fosse molto più alto, ma poi mi sono reso conto che la palla è piccola, solo 1 cm di raggio. La gravità diminuisce con il quadrato della distanza, quindi quando sei a 10 cm di distanza da essa la forza che senti è scesa di 100. Esci per 100 metri e la forza di gravità che sentiresti diminuirebbe di 100 milioni. Quindi non devi andare molto lontano per sentire molta meno gravità, che si traduce in una velocità di fuga inferiore. eh.

Comunque, tornando al volume, un modo alternativo di pensare a tutta questa cosa è che mentre gli umani occupano un volume cubico di circa tre quarti di chilometro di lato, una quantità equivalente di stella di neutroni sarebbe solo di 1,6 cm di lato. Mettili uno accanto all'altro e non noterai nemmeno il cubo della stella di neutroni.

lacey chabert perso nelle foto dello spazio

… o lo faresti? Se dovessi effettivamente tentare questo (o raccogliendo la quantità appropriata di stella di neutroni, che ha le sue difficoltà, o comprimendo tutti gli umani come un cattivo di Bond di livello successivo o Dottor chi cattivo), quel piccolo cubo cadrebbe proprio attraverso la Terra! La superficie della Terra ha una densità così bassa rispetto a quella Human Neutronium Ball™ che la gravità del nostro pianeta la tirerebbe direttamente verso il centro, quasi in caduta libera. Per il neutronio, la Terra è vicina al vuoto. Un fantasma.

Se il tuo cervello non è stato sufficientemente esercitato (o esorcizzato) da tutto questo, lascia che lo giri di nuovo. Se un pezzo di una stella di neutroni delle dimensioni di un cubo di zucchero ha la stessa massa di tutta l'umanità, pensa alla massa di un'intera stella di neutroni, di 20 chilometri di diametro! In genere, hanno una massa pari a quella del Sole. Il Sole. In una palla delle dimensioni di una città decente.

L'ho già detto e lo ripeto: SCIENZA! Amo questa roba.

P.S. Una versione di questo articolo (e quella originale sul volume totale dell'umanità) è apparsa per la prima volta nella mia newsletter di cattiva astronomia . A volte gioco con le idee lì, poi le espando per il blog. Ho anche molte altre cose divertenti lì.


* Questa è un'analogia, intendiamoci, e la realtà è un po' più complicata. Hai bisogno della meccanica quantistica per farlo bene, e felicemente un mio caro amico ha fatto un video a riguardo :

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Diciamo che il tuo Humanity Crushing Device™ non è così buono come promesso nella brochure di vendita e può solo schiacciare le persone fino a Nana bianca densità. Questo è ancora straordinariamente denso, ma solo di circa 108grammi per cc — un milionesimo della densità della stella di neutroni. Sarebbe un cubo di soli 1,6 metri di lato. Sono alto nella media, circa 177 cm, quindi questo cubo sarebbe più corto di me! Tuttavia, se continui a leggere il testo principale sopra, potresti apprezzare il motivo per cui non vorrei starci vicino.



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